Расчет зубчатых и червячных передач в курсовом проектировании

Вид материала

6. Последовательность проектного расчета червячных передач
6.2. Определение межосевого расстояния
6.3. Назначение числа заходов червяка в зависимости от передаточного отношения
6.5. Определение коэффициента смещения инструмента
6.7. Определение основных параметров червячной передачи
6.9. Назначение степени точности
6.10. Определение КПД передачи
6.12.Расчетное контактное напряжение
6.13. Проверка зубьев колеса на изгиб
6.14. Проверка прочности зубьев колеса при кратковременных перегрузках
6.15. Сведение в таблицу основных параметров передачи (табл. 15)
Библиографический список

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7

6. Последовательность проектного расчета червячных

передач

6.1. Выбор материалов червяка и зубчатого венца колеса. Определение допускаемых напряжений

Для червяков принимают те же марки сталей, что и для зубчатых колес (см. табл. 1). Улучшенные червяки (<350HB) применяют для передач мощностью до 1 кВт при малой длительности работы.

Для длительно работающих передач большей мощности применяют червяки с твердостью >45HRC с шлифованной или полированной поверхностью витков.

Выбор материала для зубчатого венца колеса (см. табл.14) связан со скоростью скольжения, которую ориентировочно можно определить по формуле:

,

где n₁ – частота вращения червяка, мин^-1; Т₂ – момент на валу червячного колеса, Н·м.

Коэффициент С_υ учитывает интенсивность изнашивания материала, зависит от скорости скольжения:

v_s, м/с 4 5 6 7 8

С_υ 1,0 0,95 0,88 0,83 0,9

Допускаемые напряжения на изгиб

[σ]_F=(0,25 σ_T+0,08 σ_B)K_FL для 1 и П групп;

[σ]_F=0,22 σ_ВИK_FL для Ш группы.

Предельно допускаемые напряжения при кратковременных перегрузках:

[σ]_Нпр=4σ_T; [σ]_F_пр=0,8σ_T - для 1 группы;

[σ]_Нпр=2σ_T; [σ]_F_пр=0,8σ_T - для П группы;

[σ]_Нпр=1,65σ_ВИ; [σ]_F_пр=0,75σ_ВИ - для Ш группы.

K_Н_L- коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность:

K_FL- коэффициент долговечности при расчете на изгиб:

Здесь N_HE и N_FE – число циклов нагружения зубьев колеса за весь срок службы передачи, определяются по формулам (3) или (4), но при определении N_HE в формуле (4) m=4, при определении N_FE m=9.

Значения K_НL, принимаемые к расчету, могут быть в пределах

Таблица 14

Материалы и допускаемые контактные напряжения для венцов червячных колес

Группа	Материал	Способ отливки	σ_В, МПа	σ_Т, МПа	[σ]_Н, МПа
1	Бр 010Н1Ф1 υ_s, <25м/с	Ц	285	165	С_υ0,9 σ_ВК_HL
	Бр 010Ф1 υ_s, <12м/с	К З	275 230	200 140	С_υ0,9 σ_ВК_HL
	Бр 05Ц5С5 υ_s, <8м/с	К З	200 145	90 80	С_υ0,9 σ_ВК_HL (С_υ0,9 σ_ВК_HL)*
П	Бр А10Ж4Н υ_s, <5м/с	Ц К	700 650	460 430	300-25 υ_s, (300-25 υ_s)*
	Бр А10ЖЗМц1,5 υ_s, <5м/с	К З	550 450	360 300
	Бр А9Ж4 υ_s, <5м/с	Ц К З	530 500 425	245 230 195
	Л66А6ЖЗМц2 υ_s, <4м/с	Ц К З	500 450 400	330 290 260	275-25 υ_s, (250-25 υ_s)*
Ш	СЧ 18 СЧ 15 υ_s, <2м/с	σ_ВИ=355 σ_ВИ=315			200-35 υ_s, (175-35 υ_s)*

Способы отливки: К – в кокиль, Ц – центробежный, З – в землю (единичное производство).

* Для закаленных ТВЧ червяков с шлифованными витками.

0,67< K_Н_L-<1,15, значения K_FL в пределах 0,543< K_FL-<1.

Для реверсивных передач значение [σ]_F уменьшают на 20%.

6.2. Определение межосевого расстояния

, мм,

где Т₂ – момент на валу червячного колеса, Н·мм.

По ГОСТ 2144-76 выбирают ближайшее значение а_w из ряда, мм: 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315…

6.3. Назначение числа заходов червяка в зависимости от

передаточного отношения

i 3…14 15…30 30

z₁ 4 2 1

и определение числа зубьев червячного колеса z₂= z₁·i.

6.4. Определение значений модуля m=(1,4…1,7)a_w/z₂

и коэффициента диаметра червяка q=(2a_w/m)-z₂

По ГОСТ 2144-76 окончательно принимают значения m и q из рядов:

m, мм

q

2,5; 3,15; 4; 5

8; 10; 12,5; 16; 20

6,3; 8; 10; 12,5

8; 10; 12,5; 14; 16; 20

16

8; 10; 12,5; 16

При этом из условия жесткости червяка должно выполняться условие

q> 0,212z₂.

6.5. Определение коэффициента смещения инструмента

x=(a_w/m) –0,5(z₂+q),

при этом должно выполняться условие

-1

6.6. Определение фактического передаточного отношения

i=u=z₂/z₁.

При этом отклонение не должно превышать +4% от ранее принятого.

6.7. Определение основных параметров червячной передачи

делительный диаметр червяка d₁=mq;

делительный диаметр червячного колеса d₂=mz₂;

начальный диаметр червяка d_w₁=m(q+2x);

диаметр вершин витков червяка d_а1= d₁+2m;

диаметр впадин витков червяка d_f₁= d₁-2,4m;

длина нарезной части червяка: при z₁=1; 2 b₁>(11+0,06 z₂)m;

при z₁=4 b₁>(12,5+0,09 z₂)m;

угол подъема витков червяка γ=arctg(z₁/q);

диаметр вершин зубьев колеса d_а2=m(z₂+2+2x);

диаметр колеса наибольший d_ам2< d_а2+6m(z₁+2);

диаметр впадин зубьев колеса d_f₂=m(z₂-2,4+2x);

ширина зубчатого венца колеса при z₁=1; 2 b₂=0,335а_w;

при z₁=4 b₂=0,315а_w;

6.8. Определение окружных скоростей на червяке и колесе υ₁=0,5ω₁d₁·10^-3, м/с; υ₂=0,5ω₂d₂·10^-3, м/с и скорости скольжения

v_s= v₁/cosγ

Если скорость скольжения отличается от ранее принятой, необходимо уточнить значение допускаемого напряжения для материала колеса.

6.9. Назначение степени точности

Степень точности червячных передач определяется в зависимости от скорости скольжения:

v_s, , м/с 2 5 10

степень точности 9 8 7.

6.10. Определение КПД передачи

η=(0,95…0,96)tq(γ+φ΄),

где φ΄ - приведенный угол трения [2], c.35; [3], табл.4.4.

6.11. Силы в зацеплении

Окружная на колесе и осевая на червяке F_t₂= F_a₁=2T₂/d₂; окружная на червяке и осевая на колесе F_t₁= F_a₂=2T₁/d₁; радиальные силы F_r1= F_r2= F_t2tgα; где α – угол профиля витка червяка.

6.12.Расчетное контактное напряжение

,

где К – коэффициент нагрузки. При υ₂<3м/с К=1; при υ₂>3м/с К=1,1…1,3; [σ]_Н – уточненное по действительной скорости скольжения υ_s значение допускаемого напряжения.

6.13. Проверка зубьев колеса на изгиб

,

где Y_F – коэффициент формы зуба, выбираемый по эквивалентному числу зубьев колеса z_υ₂=z₂/cos³γ:

z_υ₂ 20 26 30 35 40 45 50 60 80 100 150

Y_F 1,98 1,85 1,76 1,64 1,55 1,48 1,45 1,40 1,34 1,3 1,27.

ξ – коэффициент, учитывающий износ зубьев. Для закрытых передач ξ=1.

6.14. Проверка прочности зубьев колеса при кратковременных перегрузках

где σ_Н, σ_F – расчетные напряжения (см. пп. 6.12, 6.13).

6.15. Сведение в таблицу основных параметров передачи (табл. 15)

Таблица 15

Основные параметры червячной передачи

Наименование параметра

Обозначение и величина

1. Вращающий момент на валу колеса, Н·м.

2. Угловые скорости валов, рад/с

3.Межосевое расстояние, мм

4. Модуль осевой, мм

5.Число витков червяка

6. Число зубьев колеса

7. Диаметр делительный, мм: червяка

колеса

8. Диаметр начальный червяка, мм

9. Диаметр вершин витков червяка, мм

10. Диаметр впадин витков червяка, мм

11. Длина нарезанной части червяка, мм.

12. Диаметр вершин зубьев колеса, мм

13. Диаметр впадин зубьев колеса, мм

14. Диаметр колеса наибольший, мм

15. Ширина зубчатого венца, мм

16. КПД передачи

17. Степень точности

18. Силы в зацеплении, Н

Т₂=

ω₁=

ω₂=

а_w=

m=

z₁=

z₂=

d₁=

d₂=

d_w1=

d_a1=

d_f1=

b₁=

d_a2=

d_f2=

d_a_м₂=

b₂=

η=

F_t1= F_a2=

F_t2= F_a1=

F_r₁= F_r₂=

Библиографический список

Баранцов В.Я. Методические указания к разработке и оформлению курсовых проектов и работ по дисциплинам «Механика», «Прикладная механика», «ДМ и основы конструирования» / Баранцов В.Я., Зайцева Т.Г. Липецк: ЛГТУ, 2002,-32 с.,(№2782).
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для техн. спец. вузов/П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов.-М.: Высш. шк., 2000.- 447с.
.Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин/Под ред. С.А. Чернавского. М.: Высш. шк., 1988.- 416 с.
Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика. Учебник для вузов/ Г.Б.Иосилевич, Г.Б. Строганов, Г.С. Маслов. Под ред. Г.Б. Иосилевича.-М.: Высш. шк. – 1989.- 315 с.

Владимир Яковлевич Баранцов

Тамара Герасимовна Зайцева

Расчет зубчатых и червячных передач в курсовом проектировании

Методические указания

Редактор Бирлева Н.Ю.

Подписано к печати. Формат 60х801/16.Ризография. Бесплатно. Объем 2,0 п.л. Тираж 800 экз. Заказ. Бумага газетная.

Липецкий государственный технический университет. 398600. Липецк, ул. Московская, 30. Типография ЛГТУ. 398600. Липецк,

ул. Московская, 30.

Blog